LED lampas, kam vajadzētu aizstāt parastās Iļjiča lampas. Šādas lampas drīzumā nonāks pārdošanā Maskavā un Sanktpēterburgā.
Protams, viss tika sakārtots ar patosu: V. V. Putins bija pirmais, kas novērtēja jaunumu. spuldzīti no Optogan izdevās dabūt vienu no pirmajām, turklāt rokās bija vēl viena Krievijā ražota spuldze (SvetaLED vai SvetaLED), gan dzīves pārspēta, bet strādājoša, un ķīniešu NoName, kuru var viegli pērciet vietnē ebay vai dealextreme.com.
Kāpēc, jūsuprāt, visi ir tik noraizējušies par kvēlspuldžu, kas kļuvušas par vesela laikmeta simbolu, nomaiņu pret gāzizlādes un LED?
Protams, pirmkārt, tā ir energoefektivitāte un enerģijas taupīšana. Diemžēl volframa spirāle izstaro vairāk "termisko" fotonu (t.i., gaismu, kuras viļņa garums pārsniedz 700-800 nm), nekā rada gaismu redzamajā diapazonā (300-700 nm). Ar to ir grūti strīdēties – zemāk esošā diagramma visu pateiks pati par sevi. Ņemot vērā to, ka gāzizlādes un LED spuldžu enerģijas patēriņš pie tāda paša apgaismojuma ir vairākas reizes mazāks nekā kvēlspuldzēm, kas tiek mērīts luksos.
Tādējādi mēs saprotam, ka tas ir patiešām izdevīgs gala lietotājam. Vēl viena lieta ir rūpnieciskās iekārtas (nejaukt ar birojiem): apgaismojums, lai arī svarīga daļa, joprojām ir galvenais enerģijas patēriņš, kas saistīts ar darbgaldu un rūpniecisko iekārtu darbību. Tāpēc visi saražotie gigavati tiek tērēti cauruļu velmēšanai, elektriskajām krāsnīm utt. Tas ir, reālais ietaupījums visas valsts ietvaros nav tik liels.
Otrkārt, "Iļjiča spuldzīšu" nomaiņai paredzēto lampu kalpošanas laiks ir vairākas reizes lielāks. LED lampai kalpošanas laiks ir praktiski neierobežots, ja siltuma izlietne ir pareizi organizēta.
Treškārt, tās ir inovācijas/modernizācijas/nanotehnoloģijas (vajadzīgo pasvītrot). Personīgi es neredzu neko novatorisku ne dzīvsudraba, ne LED lampās. Jā, šī ir augsto tehnoloģiju produkcija, taču pati ideja ir tikai loģisks pielietojums praksē zināšanām par pusvadītājiem, kas ir 50-60 gadus veci, un apmēram divus gadu desmitus zināmiem materiāliem.
Tā kā raksts ir veltīts LED lampām, es sīkāk pakavēšos pie to ierīces. Jau sen zināms, ka apgaismota pusvadītāja vadītspēja ir augstāka nekā neapgaismota.
Kaut kā gaisma liek elektroniem izskriet cauri materiālam ar mazāku pretestību. Fotons, ja tā enerģija ir lielāka par pusvadītāja joslas spraugu (E g), spēj izsist elektronu no tā sauktās valences joslas un iemest to vadītspējas joslā.
Zonu izkārtojums pusvadītājā. E g - joslas sprauga, E F - Fermi enerģija, skaitļi norāda elektronu sadalījumu pa stāvokļiem pie T>0
Sarežģīsim uzdevumu. Ņemsim divus pusvadītājus ar dažāda veida vadītspēja n un p un savienot kopā. Ja viena pusvadītāja gadījumā mēs vienkārši novērojām caur pusvadītāju plūstošās strāvas pieaugumu, tad tagad redzam, ka šī diode (proti, pn pāreja, kas rodas dažādu vadītspējas veidu pusvadītāju saskarnē, tiek saukta atšķirīgi) kļūt par mini avotu līdzstrāva, un strāvas stiprums būs atkarīgs no apgaismojuma. Ja izslēdzat gaismu, efekts pazudīs. Starp citu, saules paneļu darbības princips ir balstīts uz to.
P un n tipa pusvadītāju savienojumā lādiņi, kas rodas pēc apstarošanas ar gaismu, tiek atdalīti un katrs "atstāj" uz savu elektrodu.
Tagad atgriezieties pie LED. Izrādās, ka var rīkoties arī otrādi: savienot p-veida pusvadītāju ar plusu uz akumulatora, bet n-tipa pusvadītāju ar mīnusu, un... Un nekas nenotiks, starojuma tajā nebūs. redzamā spektra daļa, jo visizplatītākie pusvadītāju materiāli (piemēram, silīcijs un germānija) ir necaurspīdīgi redzamajā spektra apgabalā. Iemesls tam ir tas, ka Si vai Ge nav tiešas spraugas pusvadītāji.
Bet ir liela materiālu klase, kam ir pusvadītāju īpašības un tajā pašā laikā ir caurspīdīgi. Spilgti pārstāvji ir GaAs (gallija arsenīds), GaN (gallija nitrīds).
Kopumā, lai iegūtu LED, mums vienkārši jāizveido p-n pāreja no caurspīdīga pusvadītāja. Uz to es, iespējams, apstāšos, jo jo tālāk, jo sarežģītāka un nesaprotamāka kļūst gaismas diožu uzvedība.
Teikšu dažus vārdus par modernajām LED ražošanas tehnoloģijām. Tā sauktais aktīvais slānis ir ļoti plāni 10-15 nm biezi p- un n-tipa pusvadītāju slāņi, kas sastāv no tādiem elementiem kā In, Ga un Al.
Šādi slāņi tiek epitaksiski audzēti, izmantojot metāla oksīda ķīmiskās tvaiku pārklāšanas (MOCVD) metodi.
LED ierīces shematisks attēlojums
Ir vēl viena problēma, kas neļauj realizēt 100% elektrības konversiju (1 elektrona pārvēršanu 1 fotonā), un tā slēpjas apstāklī, ka pat tik plāni pusvadītāju slāņi zināmā mērā absorbē gaismu. Nav pat runa par to, ka tie spēcīgi uzsūcas, vienkārši gaisma “klejo” kristāla iekšienē, pateicoties pilnīgai iekšējai atstarojumam kristāla/gaisa saskarnē: ceļa garums pirms gaismas iziešanas no kristāla palielinās un galu galā šāds klejojošs fotons var tikt absorbēts.
Viens risinājums ir izmantot strukturētus apakšklājus. Piemēram, modernajā LED industrijā plaši tiek izmantota formētā safīra substrāta metode.
Šāda mikrostrukturēšana palielina visas diodes gaismas jaudas efektivitāti.
Daļa metodiskā
Visi lampas spektru mērījumi tika veikti 30 minūšu laikā (t.i., fona signāls maz mainījās) aptumšotā telpā, izmantojot Ocean Optics QE65000 spektrometru.
Papildus 10 atkarībām katram lampas veidam tika izmērīts tumšais spektrs, kas pēc tam tika atņemts no spuldžu spektriem. Visas 10 atkarības katram paraugam tika summētas un aprēķinātas vidēji. Turklāt katrs iegūtais spektrs tika normalizēts līdz 100%.
Ocean Optics spektrometrs ir lielisks rīks labajās rokās
Daļa praktiska
Tātad sāksim. Mūsu noliktavā ir sešas spuldzes: 3 pilnīgai analīzei un vēl 3 salīdzināšanai (tā teikt, kontroles paraugi):
1. Spuldze Iļjičs
2. Spuldze Iļjičs M (t.i. gāzizlādes lampa, veidota kā pazīstamā Iļjiča spuldze)
3. Iļjiča spirāle (parasta gāzizlādes lampa)
4. LED lampa no Optogan
5. LED-lampa no SvetaLED
6. LED lampa no Ķīnas NoName
Komplektā visas spuldzes. Mēs varam sākt!
Spektri
Mēs šeit neredzējām neko neparastu. Iļjiča lampa nekaunīgi liek visu elektrību apkurei un tās krāsa ir vai nu dzeltena vai oranža.
Viss dzīvsudraba lampas tiem ir svītrains spektrs, kas cilvēka acī, vienlaicīgi iekļaujot 3 pikseļus (RGB) uz ekrāna (zilas līnijas - ~ 420 nm, zaļas - ~ 550 nm, oranžas un sarkanas - viss virs 600 nm), tiek pārveidots. uz baltu.
Trīs salīdzināšanas lampu spektrs (salīdzinājumam zem skalas ir tā spektra daļa, ko uztver cilvēka acs)
Bet LED lampu spektrs ir pārsteidzoši atšķirīgs. Ir divas sastāvdaļas: patiesībā zilā no pašas diodes un otrā, izsmērēta pa visu spektru, no fosfora vai krieviski fluorescējošas krāsas, ko uzklāj pašām gaismas diodēm un uzlej virsū ar aizsarglīdzekli. polimēra slānis. Attiecība starp diodes zilo krāsu un luminofora emisijas (emisijas) joslu nosaka lampas krāsas temperatūru. Mēs redzam, ka Optogan ir siltākā gaisma, bet Ķīnā ir aukstākā.
Krāsu temperatūras kontrolei ir izdevīgi izmantot 1 fosforu, tāpēc luminofora slāņa biezums kopā ar LED jaudu nosaka krāsas temperatūru. Ir vērts atzīmēt, ka Ķīnas un Svetlanas spuldzēs acīmredzot tiek izmantots viens un tas pats fosfors, bet Optogan izmanto savu (ievērojama atšķirība fosfora maksimālās emisijas joslā).
LED lampu un tradicionālās Iļjiča lampas spektru salīdzinājums (salīdzinājumam zem skalas ir daļa no spektra, ko uztver cilvēka acs)
No Svetlanas dabūjām spuldzīti salauztā veidā, un spektru uzņēmām bez matēta stikla. Tomēr ļaujiet man parādīt līdzīgu situāciju, izmantojot Ķīnas lampas piemēru, jo tādas bija divas. Normalizētie spektri maz atšķiras viens no otra, un nelielu intensitātes pieaugumu var saistīt ar to, ka garāka viļņa garuma starojums labāk izkliedējas uz slīpēta stikla.
Ķīnā ražotu lampu salīdzinājums ar un bez stikla spuldzes (salīdzinājumam zem skalas ir tā spektra daļa, ko uztver cilvēka acs)
Cena, materiāli un īpašības
No labās puses uz kreiso: Optogan, SvetaLED un NoName China
Ķīniešu NoName
Spuldze no Ķīnas tika pasūtīta caur dealextreme.com un piegādāta uz Krieviju 2 mēnešu laikā (ziniet, Krievijas pasts). Tās izmaksas ir aptuveni 14 USD vai aptuveni 420 rubļu, ieskaitot piegādi. Krāsu temperatūra 5000-6000K, kas atbilst baltai aukstai gaismai.
Izmēri sakrīt ar parasto Iļjiča spuldzi. “Spuldzes” materiāls ir matēts stikls. Es domāju, ka tas ir ideāls aizstājējs. parastā lampa kvēlspuldze, ja krāsas temperatūra bija par 1000-2000K zemāka par norādīto.
"Optogan"
Spuldze tika prezentēta vienkāršiem mirstīgajiem īpašā prezentācijā. Artemija Ļebedeva dizains, cēli korpusa materiāli - polikarbonāts un alumīnijs ar Optogan zīmolu. Krāsas temperatūra 3050 K. Ļoti maiga un patīkama lampa, bet cena kož - 995 rubļi gabalā. Kam tāda nauda vajadzīga?
Starp citu, Optogan joprojām ir problēmas ar kvalitāti: izturības pārbaude neiztur. Pāris reizes tika ieskrūvēts / ārā un iegūts šāds rezultāts:
Vājš stiprinājums. Dāmas spuldzīte, ko citu lai saka!
"SvetaLED"
Šī uzņēmuma LED lampas vēl nav parādījušās Krievijas tirgū, taču viņi saka, ka cena būs aptuveni 450-500 rubļu. Tomēr tas manās rokās nonāca, iepakots stilīgā kastē (acīmredzot, kaut kādā pilotpartijā), uz kuras temperatūra ir 3500-4500K (tas ir tas pats, kas norādīt, ka ekvatora garums ir no 35 000 km līdz 45 000 km).
Radiators ir paslēpts zem alumīnija vāciņa (sīkums, bet patīkami, it kā rokās tur parastu Iļjiča spuldzīti, tikai nedaudz “pārveidotu”), un viss ap alumīnija disku ar uzstādītiem LED moduļiem ir nosegts. ar lielu daudzumu KT-8 tipa termopastas. Viņi saka, ka "Svetlana" kaut kā attiecas uz militārpersonām, kas acīmredzot dzīvo pēc Džeimija Hainmena principa: "Ja šaubāties - smērējiet!". Piemēram, ķīniešu lampā termopasta tiek uzklāta tikai zem pašiem LED moduļiem.
Tie, kas nežēlīgi pārspēj Ķīnas "SvetaLED" un NoName spuldzes, saka, ka stikls ir diezgan trausls un kvalitātē (tīri subjektīvs vērtējums) ir zemāks par kvēlspuldzēm.
Šoferis
Zemāk ir visi 3 vadītāji kopā. Novērtējiet katra no tām grūtības...
No augšas uz leju: Optogan, SvetaLED un Ķīna
Sāksim no apakšas. Ja godīgi, man patika ķīniešu draiveris: jaudīgi kondensatori, spoles, nedaudz pārveidojošas elektronikas ( diodes tilts utt.). Viss ir izgatavots ļoti kompakti, tieši tāpēc pašai lampai ir diezgan pieticīgi izmēri. Tāpat liels pluss ir tas, ka visi padeves vadi ir gari, t.i. lampu tiešām var "saremontēt"!
Vai arī izmantojiet draiveri pēc lampas kalpošanas laika kādam citam mērķim. Protams, lielākajai daļai parasto lietotāju tas nerūp, bet tomēr to var attiecināt uz potenciālajiem plusiem. Pats substrāts ar LED mikroshēmām ir piestiprināts pie 2 miniatūrām skrūvēm (galu galā ķīniešu ...), tāpēc tiešā nozīmē pret lampu var izturēties kā pret dizaineru.
Vadītājs no ķīniešu NoName LED spuldzes
Rindas tiešām ir garas...
Optogan ražotajai lampai ir ļoti sarežģīts draiveris ar cietajiem kondensatoriem un, kā mani pārliecināja eksperti, ar komutācijas barošanas avotu (lai gan visām LED lampām ir jābūt šādai barošanai). Tajā pašā laikā pats vadītājs kopā ar gaismu izstarojošo moduli ir uzņēmuma “čips” un tā galvenais lepnums. Klīst baumas, ka uzņēmums veiks pētniecību un izstrādi, lai samazinātu šo draiveri, un, iespējams, tuvākajā nākotnē samazinās savas milzīgās spuldzes izmērus līdz pārvaldāmam izmēram.
"Optogan" lepnums - draiveris un gaismu izstarojošais modulis - blakus galvenajam failam - bāzei
"SvetaLED". Lai to nosauktu par šoferi, valodu nepārvērš. Pat Ķīnā ir dažas “bulciņas”, kas uzlabo lampas patērētāja īpašības (piemēram, pasargā to no mirgošanas), taču šeit nav pilnīgi nekā, izņemot diodes tiltu, drošinātāju, milzīgu kondensatoru (10 uF, 450 V - ir). to daudz vai maz Jāteic, ka kondensatorā uzkrātās enerģijas pietiek, lai pēc strāvas izslēgšanas 1,5 min noturētu gaismu) un, acīmredzot, slodzes slēdzi. Viss ir tik vienkārši un primitīvi, ka sākumā biju nedaudz pārsteigts. Patiesais drūmā krievu ģēnija prāts ...
Arī lepnums ... par drūmu krievu ģēniju
Iespējams, izpildes vienkāršība ir SvetaLED spuldzes trumpis. Mirgošanu ar frekvenci 50 Hz, visticamāk, vidusmēra acs neredzēs, un tām nav no kurienes nākt, jo jaudīgs kondensators visu izlīdzina, un vēl jo vairāk, fosfors nevarēs izcelt tajā tik ātri iesūknēto enerģiju. No šejienes vajadzētu sekot lampas zemajām izmaksām ... hmm, bet kaut kur ir āķis, jo lampu plānots izlaist par cenu, kas ir tuvu Ķīnas kolēģim, ņemot vērā vienreizēju piegādi uz Krieviju!
Ir svarīgi atcerēties, ka, cita starpā, svarīgi parametri, kas ir atkarīgi no vadītāja ierīces, ir: pulsācijas koeficients, kas var negatīvi ietekmēt cilvēka garīgo darbību, un fona elektromagnētiskais starojums, kas neizbēgami rodas lietošanas dēļ. dažādas "taisnošanas" shēmas. Bet tas ir pavisam cits stāsts...
Gaismas diodes
Šeit mēs nonākam pie mūsu pētījuma visaktuālākās daļas. Internetā ir daudz publikāciju, kurās salīdzināti dažādu ražotāju lampu spektri, to patērētāja īpašības (dizains, kalpošanas laiks u.c.), taču tagad pakāpsimies nedaudz zemāk, lai pietuvinātos pašu lampu gaismu izstarojošajiem elementiem. .
Uzreiz izdarīšu atrunu, ka visām 3 lampām ir aptuveni vienāda jauda 5-6 W (ja paskatās uzmanīgi specifikācijas Optogan lampas, tad mēs atradīsim šīs mikroshēmas attēlu, kas paredzēts 5 W, savukārt deklarētā lampas jauda ir 11 W) un ar aptuveni tādu pašu gaismas izstarojošo laukumu. Kopumā mums ir gaismas plūsma uz W (lūmeni uz W): Ķīna - 70-90, Optogan - 65, Svetlana - 75. Man šķiet, ka tas ir svarīgi, ja dārgie lasītāji vēlas salīdzināt lampas savā starpā!
Ja godīgi, man patika ķīniešu LED, proti, pati mikroshēma. Tās iekšējās struktūras skaistums ir vienkārši pārsteidzošs. Man paveicās: noraujot no šīs gaismas diodes visus slāņus, nejauši sabojāju lielu diodes mikroshēmu, kā rezultātā tika atsegts mikrostrukturētais safīra substrāts:
Ķīniešu mikroshēmas optiskie mikrogrāfi, skats no augšas: zeltainas svītras uz mikroshēmas ir strāvu nesošie kontakti.
Gaismu izstarojošas mikroshēmas slāņu struktūra ar maksimālo palielinājumu optiskā mikroskopā. Tumšais laukums atbilst safīra substrātam. Bultiņas iezīmē atsevišķus slāņus vai slāņu grupas.
Starp citu, pati mikroshēma ir izolēta no ārpasaules vismaz ar 3 slāņiem, bet man šķiet, ka tie joprojām ir 4. Pirmais ir polimērs ar fosforu, kas pārvērš daļu no starojuma zilajā reģionā. no spektra dzelteni oranžā krāsā. Otrais ir neliels mīksta polimēra slānis, pēc tam izliekts apvalks (a la lēca) no cietā polimēra un vēl divi mīksto un cieto polimēru slāņi.
Vēlos atzīmēt, ka, salīdzinot ar citām lampām, ķīniešu lampas ir pēc iespējas vienkāršākas. Tikai 4 vadi savieno lielu mikroshēmu ar ārpasauli (pārējām lampām ir daudz vairāk), tikai 1 gaismas mikroshēma uz diode, kas jau ir uzstādīta tieši uz tāfeles, labi novietoti strāvas pārvades kontakti uz mikroshēmas pati, ļaujot elektriskajai strāvai vienmērīgi plūst pa visu virsmu. Daži acīmredzami būtiski trūkumi Es nevarēju atrast.
Strukturēta safīra substrāta SEM attēli
Slāņveida struktūra norāda, ka esam uz pareizā ceļa (čipu izveides metodes - MOCVD sekas), taču maz ticams, ka izdosies izšķirt atsevišķus aktīvā reģiona slāņus ...
Mikroshēma un kontakti, kas to darbina
Nonāksim pie spuldzītes no "Optogan". Pats dīvainākais, manuprāt, ir gaismas moduļa atrašanās vieta. Centrs. Gan Ķīnai, gan Svetlanai ir vairāki “miniatūri” moduļi ar 1 W jaudu, kas vienmērīgi sadalīti pa pamatni, tāpēc siltuma noņemšana no šo uzņēmumu gaismas diodēm ir daudz labāka nekā no Optogan moduļa.
Jā, es lieliski saprotu, ka Optogan LED modulis ir no vara, tas labi vada siltumu, un liels radiators to efektīvi izkliedē. Bet Optogan spuldzei ir milzīgi izmēri, kas, starp citu, ir arī tāpēc, ka ir nepieciešams kaut kā salabot polikarbonāta spuldzi, un ne katra kasetne būs piemērota.
Šāds LED modulis ir sakārtots pavisam vienkārši: šaha rakstā zem polimēra slāņa, kas iekrāsots ar dzelteni oranžu fosforu, ir atsevišķas diodes, kas ir savienotas viena ar otru.
Atsevišķu gaismas diožu SEM attēls uz pamatnes pēc polimēra slāņa noņemšanas
Pašam polimēru slānim ir diezgan interesanta struktūra. Sastāv no mazām (diametrs ~10 µm) bumbiņām:
Polimēra slāņa “apakšpuses” optiskie mikrogrāfi
Nejauši gadījās, ka polimēra slānī palika viena ar mikrotomu izgriezta diode. Ir vērts atzīmēt, ka pati diode ir patiešām caurspīdīga un caur to ir redzami kontakti mikroshēmas otrā pusē:
LED optiskās mikrofotogrāfijas no aizmugures: lieliska caurspīdīgums šāda veida izstrādājumiem
Polimēra slānis ir tik stingri pielīmēts gan pie paša vara pamatnes, gan atsevišķām skaidām, ka pēc tā noņemšanas uz diožu virsmas joprojām paliek plāns polimēra slānis. Zemāk attēlos, kas iegūti, izmantojot elektronu mikroskopu, visā krāšņumā var redzēt diodes ļoti aktīvā slāņa "šķelšanos", kurā elektroni "atdzimst" fotonos:
Viena LED gaismu izstarojošā slāņa SEM attēli (bultiņas norāda aktīvā slāņa atrašanās vietu)
Un šeit ir teksturētais bufera slānis, uzmanīgi apskatiet apakšējo labo attēlu - tas joprojām mums noderēs (bultiņas norāda bufera slāni)
Pēc neuzmanīgas apiešanās ar mikroshēmu daži kontakti tika bojāti, daži palika neskarti.
Un pēdējā lampa - "SvetaLED". Pirmais, kas pārsteidz, ir substrāts ar LED moduļiem – uzmanību! - pieskrūvēja dūšīgu skrūvi pārējai lampai (tāpat kā Ķīnā). Kad to izjaucu, domāju, ka tas varētu traucēt “noplēst” no pārējās lampas, un tad ieraudzīju bultskrūvi... Starp citu, šī alumīnija substrāta aizmugurē ar marķieri! ir uzrakstīts skaitlis. Tāda sajūta rodas, ka Svetlanas ražotnē pie Sanktpēterburgas strādā viesstrādnieki, kuri šīs lampas montē ar rokām. Nē, pagaidiet, spuldzes ražo militārpersonas... ...
Ne tikai pamatne ar gaismas diodēm ir pieskrūvēta uz skrūves, bet arī numurs ir uzrakstīts otrā pusē ... MARKER - roku darbs ...
Paši moduļi ir stingri novietoti uz alumīnija pamatnes: tos nav iespējams pilnībā nojaukt. Acīmredzot pielodēts, lai uzlabotu siltumvadītspēju. Šeit es neko daudz nekomentēšu, jo visi komentāri ir sniegti iepriekš, apspriežot Optogan lampu.
Kompānijas Svetlana gaismas diodes optiskie mikrogrāfi: substrāta mikrostruktūra ir skaidri redzama ievietotajā attēlā
Piezīme: izdevās redzēt, kā atsevišķas mikroshēmas ir savienotas modulī no Svetlanas. Konsekventi, man par lielu vilšanos. Tādējādi, ja “izdeg” vismaz 1 gaismas diode, viss modulis pārtrauks darboties.
Svetlanas gaismas diodes SEM attēli (bultiņas parāda aktīvo apgabalu). Augšējā kreisajā attēlā ir pievienots paredzēto kontaktu attēls tā, kā tiem vajadzēja būt ievietotiem modulī (4 x 3 diodes).
Tas pats pazīstamais mikrostrukturētais safīra substrāts…
Vai šī bilde neizraisa déjà vu efektu?! Bultiņas norāda bufera slāni.
Diemžēl uzņēmuma, kas ražo SvetaLED lampas, vietni veido īsti dizaineri: daudz skaistu attēlu un maz jēgas, nav normālu skrupulozu specifikāciju, kā, piemēram, Optogan vietnē (starp citu, tā pastāv divi domēni RU un COM ar aptuveni tādu pašu saturu). Turklāt ir vietne, kas veltīta tikai 1 spuldzei, ir vietne pašam uzņēmumam, bet nez kāpēc specifikācijas ir uz pilnīgi cita resursa.
Protams, mūsdienās nav tādu cilvēku, kuri nekad nebūtu saskārušies ar gaismas diodēm. Galu galā tagad tie ir visur - tos izmanto gan vienkāršiem lukturīšiem, gan mājas apgaismojuma lampām, gan laternu stabiem uz ielām, gan automašīnām, gan pat aizmugurgaismotām tējkannām. Un tas nav pārsteidzoši, jo šobrīd nav videi draudzīgāku un enerģiju taupošāku, turklāt tik kompakta tipa apgaismes ķermeņi neeksistē.
Protams, gandrīz katrs ir redzējis strādājoša LED komponenta mirdzumu un zina, kas ir LED, taču daudziem pat nav ne jausmas, kā šis apgaismojuma elements darbojas. Bet šādas zināšanas var būt noderīgas, un tāpēc ir jēga mēģināt izskaidrot LED ierīci un tās darbības principu, runāt par veidiem un modifikācijām, kas pastāv mūsu laikā.
Kopumā šo kompakto gaismas elementu aizsākums tika likts pagājušā gadsimta vidū un tie tika izmantoti tikai, lai norādītu uz fona apgaismojumu dažādās ierīcēs, jo to gaisma nebija īpaši spilgta, varētu pat teikt, blāva. Taču viss mainījās 20. gadsimta beigās līdz ar zilās gaismas diodes parādīšanos, un pēc tam parādījās spilgti šāda veida zaļās, dzeltenās un baltās krāsas elementi.
Gaismas diode ir miniatūra apgaismojuma ierīce dažādu krāsu veidotā plastmasas korpusā ar diviem vai vairākiem kontaktiem, kuru pamatā ir kristāls. Mūsdienās tas ir diezgan izplatīts apgaismojuma veids.
Kāds var teikt, ka nav vērts iekļūt šajos džungļos, ka tas viss ir ļoti grūti, bet patiesībā gaismas diodes ir vienkāršas, tāpat kā viss ģeniālais, un nav grūti saprast, kā LED darbojas. Tātad sāksim.
Gaismas diožu klasifikācija
Gaismas diodes tiek klasificētas pēc daudziem raksturlielumiem, taču galvenā no tām ir neliela tehnoloģiskā atšķirība ierīcē, ko izraisa atšķirības elektriskie parametri, kā arī lietošanas joma apgaismes ierīce uz kristāliem. Un no kā sastāv LED, var redzēt augstāk esošajā attēlā.
Atkarībā no tā, kā tas ir sakārtots, ir vairāki gaismas diožu dizaini.
DIP
Tam ir korpuss cilindra formā ar diviem kontaktiem. Šī ir pirmā no izgudrotajām gaismas diodēm. Pats tā epoksīda apvalks, kas ir noapaļots augšpusē, darbojas kā lēca, virzot gaismas plūsmu pareizajā virzienā. Izvades kontakti ar kājām tiek iegremdēti īpašos iespiedshēmas plates caurumos un pielodēti. Pats emitētājs atrodas uz katoda, kuram ir karoga forma un kas ir savienots ar anodu ar plānu stiepli.
Dažādām modifikācijām var būt divi vai trīs dažādu krāsu kristāli, kas vienā korpusā apvienoti ar diviem līdz četriem vadiem. Turklāt dažus var aprīkot ar iebūvētu mikrokontrolleri, kas kontrolē pārslēgšanas režīmus vai iestata kristālu mirgošanas laiku.
Šādiem DIP elementiem ir zema strāva. Tos galvenokārt izmanto kā indikatorus vai kā gaismas vītņu elementus.
DIP LED
Protams, tāpat kā jebkuru ierīci, viņi mēģināja to uzlabot, lai palielinātu gaismas plūsma, kā rezultātā tajā pašā četru termināļu paketē tika ražots augstāko tehnoloģiju LED. Šo LED dizainu sauca par "piranju".
Bet palielinātā gaismas plūsma, protams, izraisīja elementa palielināšanos un kristālu karsēšanu, kā rezultātā "piranja" netika plaši izmantota. Nu, kad radioelektronikas tirgū parādījās SMD komponenti ar atšķirīgu struktūru, jēga šādu gaismas diožu ražošanai pilnībā pazuda.
smd
Šis kristālu komponents atšķiras no iepriekšējā galvenokārt ar to, ka tas ir uzstādīts tieši uz iespiedshēmas plates virsmas. Patiesībā viņa izgudrojums radīja izrāvienu šajā jomā. Un, ja, uzstādot DIP gaismas diodes, elementus bija iespējams uzstādīt tikai vienā plates pusē, jo vadošās sliedes atradās otrā, tad līdz ar SMD komponentu parādīšanos kļuva iespējams uzstādīt abpusējas iespiedshēmas plates. .
Tas kopā ar mazākiem elementu izmēriem ļāva ievērojami samazināt uz tiem balstīto ierīču izmērus un pilnībā automatizēt iespiedshēmu plates montāžas procesu.
Līdz šim šādas gaismas diodes ir vispopulārākās un tiek izmantotas dažādu apgaismes ierīču ražošanai. SMD-LED korpusa pamatne, uz kuras augšā ir fiksēts kristāls, kalpo arī kā radiators tam. Turklāt fosfora slānim starp objektīvu un pusvadītāju (kas nosaka gaismas diodes krāsu) var būt atšķirīgs sastāvs un tas var neitralizēt ultravioleto starojumu.
SMD LED
Ir arī SMD gaismas diodes, kurām nav objektīva. Šāds elements tiek ražots taisnstūra vai kvadrāta formā, un tam ir plašāks starojuma leņķis.
SOV (chip-on-board)
Šī komponenta nosaukuma dekodēšana tulkojumā no angļu valodas izklausās kā “čips uz tāfeles”. Jaunākā attīstība, kas, visticamāk, pavisam drīz kļūs par līderi starp LED mākslīgā apgaismojuma veidošanā.
Šādas sastāvdaļas atšķiras ar to, ka uz alumīnija bāzes (substrāta) ar dielektriskās līmes palīdzību tiek piestiprināti nevis viens, bet daudzi kristāli, kuriem nav korpusa, un pēc tam gatavā matrica tiek pilnībā pārklāta ar fosforu.
Rezultātā šādi iegūtais LED vienmērīgi sadala gaismas plūsmu, novēršot ēnu veidošanos.
Ir arī OWL - tie ir komponenti, kas izveidoti, izmantojot COG tehnoloģiju (Chip-On-Glass, kas nozīmē “čips uz stikla”). Kristāli šeit ir novietoti nevis uz alumīnija pamatnes, bet gan uz stikla. Tikai pamatojoties uz LED, kas izveidotas, izmantojot šo tehnoloģiju, kļuva iespējams ražot labi zināmas kvēlspuldzes, kas darbojas 220 voltu tīklā. Izstarotājs tajos ir stikla stienis ar kristāliem, uz kura tiek uzklāts fosfora slānis.
COB LED
LED darbības princips
Neatkarīgi no aprakstītajām tehniskajām klasifikācijām visu bez izņēmuma gaismas diožu darbības princips ir balstīts uz izstarojošu elementu. Kristāls, kam pēc būtības ir pusvadītājs dažādi veidi vadītspēju, pārvērš elektrisko strāvu mirdzumā. N-vadošu materiālu iegūst, leģējot ar elektroniem, bet p-vadošu materiālu iegūst ar caurumiem. Rezultātā tiek radīti jauni lādiņnesēji ar pretēju virzienu.
Rezultātā, kad tiek pielikts tiešais spriegums, elektroni, tāpat kā caurumi, sāk virzīties uz p-n krustojumu. Kad uzlādētas daļiņas pārvar barjeru, sākas to rekombinācija. Rezultātā tas rada iespēju tikt garām elektriskā strāva. Nu, rekombinācijas procesā elektroni un caurumi jau atbrīvo fotonus.
Šādas fiziskas parādības pielietojums attiecas uz visiem elementiem, kas ietilpst definīcijā pusvadītāju diode. Problēma ir tā, ka redzamā starojuma spektra robežas atrodas tuvāk par fotonu garumu. Šī iemesla dēļ zinātnieki ir paveikuši daudz darba, lai racionalizētu daļiņu kustību, liekot tām pārvietoties diapazonā no 400 līdz 700 nm.
Bet, no otras puses, pēc visiem veiktajiem eksperimentiem parādījās vairāki jauni savienojumi, piemēram, gallija arsenīds un gallija fosfīds, un, protams, to sarežģītākas formas, kurām ir dažādi viļņu garumi, t.i., starojuma krāsa.
Protams, ar šādu darbu pie gaismas izdalīšanas būtu jārada arī siltums, lai arī nelielos daudzumos, jo fizikas likumus neviens nav atcēlis. Šī iemesla dēļ (galu galā, apkure samazina pusvadītāju veiktspēju), uzstādot lieljaudas gaismas diodes, rodas nepieciešamība atdzesēt, kam nepieciešams radiators. Šāda dzesēšanas elementa lomu SOW spēlē, piemēram, alumīnija pamatne, uz kuras atrodas kristāli.
Emisijas spektri
Mūsdienu gaismas diodēm ir seši galvenie spektri, t.i., to mirdzums var būt dzeltens, zaļš, sarkans, zils, ciāna un balts. Un visgrūtākais zinātniekiem bija zilās gaismas elementa izveide uz kristāliem.
Kopumā gaismas diožu izstarotā starojuma frekvence ir šaurā virzienā. Pamatojoties uz visiem datiem, to var saukt par vienkrāsainu. Un, protams, tam ir būtiska atšķirība no saules starojuma vai kvēlspuldžu biežuma.
Jau vairākus gadus notiek strīdi par šāda starojuma ietekmi uz cilvēka redzi, kā arī uz visu organismu kopumā. Taču problēma ir tā, ka visas šādas diskusijas līdz šim ne pie kā nav novedušas, jo nav neviena dokumentāra liecības par pētījumiem šajā jomā.
Priekšrocības
Ja ņemam vērā gaismas diožu priekšrocības, tad to skaits būs ļoti ievērojams.
Pirmkārt, tie ir ļoti ekonomiski enerģijas patēriņa ziņā. Līdz šim nav apgaismes ierīču, kas varētu ar tām konkurēt šajā parametrā. Turklāt tas neietekmē gaismas plūsmas stiprumu, ko izstaro elementi uz kristāliem.
Šādu LED komponentu kalpošanas laiku var saistīt arī ar rentabilitāti, jo bieža apgaismes ierīču iegāde negatīvi ietekmē finansiālo stāvokli. Ja paskatās statistiku, tad LED spuldzes jāpērk 10 reizes retāk nekā dienasgaismas spuldzes, un kvēlspuldzes kopumā mainās 35-40 reizes biežāk. Tajā pašā laikā enerģijas patēriņš, izmantojot LED, ir par 87% mazāks salīdzinājumā ar "Iļjiča spuldzi"!
Otrkārt, LED lampas ir ērti un viegli savienojamas, un tām nav nepieciešamas īpašas prasmes. Turklāt, piemēram, tajos pašos reklāmas stendos, ja sabojāsies vairāki elementi, nekas briesmīgs nenotiks. Tas nekādā veidā neietekmēs viņa darbu. Nu ar milzīgu LED kalpošanas laiku ir atrisināta arī to nomaiņas problēma. Un galvenā ērtība ir tāda, ka šādi elementi var darboties gandrīz jebkurā temperatūrā.
Treškārt, tā, protams, ir to uzticamība. Galu galā, lai sadalītu kvēlspuldzi vai dienasgaismas lampa jums nav jāpieliek daudz pūļu. Bet ar LED jums ir jāpielāgojas. Epoksīda korpuss tik viegli nesadalās.
Nevar ignorēt šī jautājuma estētisko pusi, jo iespēja spēlēties ar krāsu, izmantojot šos gaismas avotus, ir praktiski neierobežota, izņemot cilvēka iztēli un fantāziju. Darbu ar gaismas diodēm var salīdzināt ar mākslinieka gleznošanas mākslu uz saviem audekliem.
Un tāpēc, neskatoties uz to, ka mūsu laikā šādu apgaismojuma elementu pārdošanas apjomi vēl nav īpaši iespaidīgi, visticamāk, paies ļoti maz laika, un LED šajā indikatorā iznāks virsū, no plauktiem izspiežot citus apgaismojuma veidus. no elektrotehnikas veikaliem.
LED lampas jau sen un stingri ienākušas mūsu mājās. Mēs tos pastāvīgi redzam mūsu veikalu un tirgu plauktos. Mēs nesen uzzinājām, kā pareizi, atkarībā no ražotāja un. Bet, lai iegūtu pilnīgu priekšstatu, jums ir jāsaprot par LED lampu dizainu un darbības principiem. LED lampas Tie tiek ražoti dažādās formās un dažādiem spriegumiem. Tomēr lampu izvietojums gan 12 V, gan LED lampām 220 V būtiski neatšķiras. Bieži vien no pilsētniekiem nākas dzirdēt jautājumu: "Kāpēc man tas vajadzīgs?". Tagad valstī ir milzīgs skaits dažādu LED lampu katrai gaumei, ražotājam un cenai. Tas nav fakts, ka, iegādājoties cietvielu gaismas avotu, jūs iegūsit kvalitāti. Nu, ja prece strādā ilgāk par noteikto laiku, bet ja garantija ir pagājusi un lampa izdegusi, pārstāja spīdēt? Ko darīt? Atkal doties uz tirgu, lai izvēlētos jau tā dārgu lampu? Diez vai... Jāremontē. Un, lai zinātu ierīci, ir nepieciešamas barošanas ķēdes LED lampām 220 V, 12 V, lai tās viegli salabotu.
LED lampu galvenās sastāvdaļas
LED, gaismas diodes, gaismas diodes;
- LED draiveri;
- cokols;
- rāmis
- radiators
Mūsdienu LED lampās uzstādītas gaismas diodes
Agrāk, cietvielu apgaismojuma rītausmā, LED lampu dizains īpaši neatšķīrās, jo LED bija ierobežotas. Visizplatītākās gaismas diodes bija 3-5 mm mikroshēmas. Laika gaitā lampas ar 10 mm gaismas diodēm ir bijušas ļoti pieprasītas. Tagad LED lampās tiek montētas dažādu veidu īpaši spilgtas gaismas diodes. Visizplatītākās:, SMD3528, SMD5730, SMD2835, 3W, 1W, 5W īpaši spilgtas gaismas diodes. Mēs neiedziļināsimies tajā, kāpēc tieši šādas gaismas diodes ir populāras, kā arī par LED mikroshēmu dizainu - par to uzzināsiet, izlasot citus mūsu materiālus.
Gaismas diožu skaitu lampā var ierobežot tikai ražotāja iztēle. Protams, tie ir pielodēti kāda iemesla dēļ, taču tiek izmantoti vairāki aprēķini, kas ņem vērā optimālo patēriņa strāvu. Gaismas diodes tiek pielodētas uz plāksnēm (teksolīts vai alumīnijs) un savienotas virknē savienotās grupās. Šādas grupas var būt liels skaits. Kad grupas ir savienotas virknē, strāva caur tām būs nemainīga. Šim savienojumam ir viens trūkums: tiklīdz viena gaismas diode neizdodas, visa struktūra pārstāj darboties. Bet no darba izgājusi LED nav šķērslis tiem, kas ar lodāmuru ir uz "tu" un spēj salabot LED lampu.
LED lampu dēļiem ir dažādas formas. No taisnstūra līdz apaļam un arī ierobežo tikai ražotāja "Vēlmju saraksts".
Dēļi gaismas diodēm 
LED lampu draiveri
LED lampas darbina ar pastāvīgs spriegums katrai LED grupai, izmantojot īpašu ierīci - LED draiverus. pārvērst ieejas spriegumu optimālā barošanas avotā katrai LED grupai.
Atgādināsim vēlreiz, ka LED lampu grupu (dēļu) savienošana tiek veikta virknē. Stabilizēts spriegums paralēlā ķēdē ir ļoti reti sastopams, jo. tehniski to ir grūti izdarīt. Visizplatītākās transformatoru draiveru shēmas. Apskatīsim dažus no tiem:
Citas LED lampu pieslēguma shēmas var apskatīties
Šoferi var būt atvērts veids, kā arī korpusā. Vadītāji atrodas vai nu lampu, armatūras korpusā vai tieši korpusā, ja to atļauj vieta.
Strāvas padevei no stabilizēta sprieguma ir nepieciešami vienkārši un lēti draiveri. Šādiem modeļiem bieži trūkst strāvas ierobežojuma. Šādus draiverus var redzēt vietās, kur gaismas diodes ir tieši savienotas ar akumulatoru.
Šajā gadījumā gaismas diodes saņem pārāk augstu novērtētu strāvu un bieži vien ātri neizdodas. Daudzas lētas LED lampas ar draiveriem bez pārsprieguma aizsardzības ātri izdeg.
Daudzas ķīniešu nesaprotamas produkcijas kopijas, lai samazinātu būvniecības izmaksas, viņi uzstāda visvienkāršāko strāvas ierobežotāju, kura pamatā ir kondensators, t.i. iekšpusē mēs varam redzēt strāvas ierobežošanas kondensatoru, diodes tiltu un izlīdzinošo kondensatoru. Jāizvairās no lampām ar tādiem "šoferiem". Tie ne tikai netaupa jūsu enerģiju pareizi, bet arī negatīvi ietekmē jūsu veselību. Kāpēc tas ir tik slikti, lasiet.
Vienkāršākā "vadītāja" shēma 
Vienkāršākā LED lampu "vadītāja" fotoattēls Dārgi un kvalitatīvi LED draiveri praktiski neizdala siltumu. Lēti otrādi. Un šādi draiveru zudumi ir salīdzināmi ar siltuma veidošanos no kvēlspuldzēm, kas padara parasto apgaismojuma nomaiņu ar LED absolūti bezjēdzīgu.
LED lampu pamatne
Lielākā daļa mūsu dzīvokļu LED spuldžu ir aprīkotas ar E27 pamatni - tas ir izplatīts kvēlspuldžu turētājs. Arī E14 ligzdas nav ļoti pieprasītas, sienas lampām un naktslampām.
Ārvalstu patērētāji galvenokārt izmanto E26 kasetnes - tām ir lielāka pamatne un atšķirīgs vītnes solis. Ārzemju tīkli ir paredzēti 110 V barošanai un šim spriegumam tiek aprēķinātas lampas.
LED lampas korpuss
Kvēlspuldžu LED gaismas avotu korpusa iezīme ir neobligāta noslēgtu kolbu izveide un gāzveida vides neesamība. Lai gan kopš 2015. gada īpašu popularitāti ir ieguvušas kvēlspuldzes, kas pilnībā atkārto kvēlspuldzes dizainu un tām ir nepieciešama gāzveida vide. Šādas lampas ir daudz spilgtākas nekā viņu "brāļi" ar tādu pašu enerģijas patēriņu. Kvēlspuldžu ierīce Pārskats par lētu un spilgtu Ķīnā ražotu Ideal kvēlspuldzi
Parastajām LED lampām spuldze ir aizvērta vai nu ar polikarbonāta plastmasu vai stiklu. Gaismas caurlaidība nedaudz samazinās, it īpaši, ja spuldze ir matēta, bet tas jau ir ražošanas izmaksas.
Gaismas diodes ļoti baidās no pārkaršanas. Tāpēc to ilgam kalpošanas laikam ir nepieciešama laba siltuma izkliede. Papildus tam, ka maksas Nesen izgatavots uz alumīnija plāksnes - ar to nepietiek. Un dārgās eksemplāros LED lampu ierīce ietver papildu radiatora uzstādīšanu. Atkarībā no izmantotajām gaismas diodēm, radiatori tiek izmantoti dažādos izmēros, bet ne mazāk kā 10 kv.cm uz 1 LED. Šādos apstākļos ir problemātiski sasniegt lampas minimālos izmērus, tāpēc ražotāji bieži eksperimentē ar spurām un citām alumīnija īpašībām.
Papildu radiatoru uzstādīšana palielina arī gala produkta izmaksas.
LED lampu iekārta, komponentu izkārtojums
LED lampu ierīce visiem ražotājiem ir atšķirīga. No lampu mērķa, bet vispārējs princips paliek nemainīgs: uzstādīšana tiek veikta no pamatnes šādā secībā - vadīja šoferis, radiators, dēlis ar LED, spuldze.
Apskatīsim dažu ražotāju LED lampu ierīci:
Šeit mēs redzam: plastmasas "bāze", pilnvērtīgs draiveris, alumīnija korpuss (tas darbojas arī kā radiators), tam ir tāfele ar gaismas diodēm, objektīvs. Ir vērts atzīmēt, ka lampām ar šādām lēcām ir vislielākā gaismas jauda.
Gausa lampas ierīce:
Šeit mēs redzam arī plastmasas pamatni, pilnvērtīgu draiveri, alumīnija korpusu (aka radiatoru), alumīnija plāksni ar LED. Šāds luktura dizains nozīmē arī to, ka tas kalpos ilgu laiku.
Šodien mēs apskatījām LED lampas ierīci un tās darbības principu. Protams, ar to nepietiek, lai izvēlētos labu, izturīgu lampu. Jums arī jāzina LED lampu īpašības, jāsaprot zīmoli un jāsaprot, kādu apgaismojumu vēlaties iegūt. Sākumā tas šķiet diezgan grūti, bet, ja ir pacietība un nedaudz laika, tad vairs nevar "tvaicēt" par to, kā LED lampa darbojas, kā tā darbojas un kādas īpašības tā ir vērta.